网桥与交换机

提示：以下是本篇文章正文内容

一、网桥

冲突域: 在同一个冲突域中的每一个节点都能收到所有被发送的帧，同一时间内只能有一台设备发送信息的范围

广播域: 网络中能接收任一设备发出的广播帧的所有设备的集合，如果站点发出一个广播信号，所有能接收收到这个信号的设备范围称为一个广播域

两个或多个以太网通过网桥连接后，就成为一个覆盖范围更大的以太网， 而原来的每个以太网就称为一个网段，网桥工作在链路层的MAC子层，可以使以太网各网段成为隔离开的碰撞域，由于各网段相对独立，所以，一个网段的故障不会影响到另一个网段的运行

注：网桥处理数据的对象是帧，它是工作在数据链路层的设备 中继器、放大器处理数据的对象是信号，它是工作在物理层的设备

网桥特点

1.网桥必须具备寻址和路径选择能力，以确定帧的传输方向 2.从源网络接收帧，以目的网络的介质访问控制协议向目的网络转发该帧 3.网桥在不同或相同类型的LAN之间存储并转发帧，必要时还进行链路层上的协议转换。注意，一般情况下，存储转发类设备都能进行协议转换，即连接的两个网段可以使用不同的协议; 4.网桥对接收到的帧不做任何修改，或只对帧的封装格式做很少的修改; 5.网桥可以通过执行帧翻译互联不同类型的局域网，即把原协议的信息段的内容作为另-种协议的信息部分封装在帧中; 6.网桥应有足够大的缓冲空间，因为在短时间内帧的到达速率可能高于转发速率

网桥必须具有路径选择的功能，接收到帧后，要决定正确的路径，将该帧转送到相应的目的局域网站点。根据路径选择算法的不同，可将网桥分为·透明网桥和源路由网桥

二、以太网交换机(switch)

桥接器的主要限制是在任一时刻通常只能执行一个帧的转发操作，于是出现了局域网交换机，又称以太网交换机，从本质上说，以太网交换机是一个多端口的网桥，它工作在数据链路层，交换机能经济地将网络分成小的冲突域，为每个工作站提供更高的带宽

特点： 1.链路层设备

(1)存储-转发以太网帧 (2)检验到达帧的目的MAC地址， 选择性(selectively) 向一个或多个输出链路转发帧 (3)利用CSMA/CD访问链路，发送帧

2.透明(transparent) 主机感知不到交换机的存在

3.即插即用(plug-and-play)

4.自学习(self-learning) 交换机无需配置

基本原理：它检测从以太端口来的数据帧的源和目的地的MAC(介质访问层)地址，然后与系统内部的动态查找表进行比较，若数据帧的MAC地址不在查找表中，则将该地址加入查找表，并将数据帧发送给相应的目的端口

多端口间同时传输

主机利用独享(dedicated)链路直接连接交换机,交换机缓存帧，交换机在每段链路上利用CSMA/CD收发帧，但无冲突，且可以全双工，每段链路一个独立的冲突域

A-A’ 与B-B’ 的传输可以同时进行，没有冲突

交换机怎么知道A’ 可以通过接口4到达，而B’ 可以通过接口5到达? 每个交换机有一个交换表(switch table), 每个入口(entry): (主机的MAC地址, 到达主机的接口, 时间戳) ，与路由表类似

交换表入口信息如何创建和维护？ 交换机通过自学习，获知到达主机的接口信息

当收到帧时，交换机“学习”到发送帧的主机（通过帧的源MAC地址），位 于收到该帧的接口所连接的LAN网段，将发送主机MAC地址/接口信息记录到交换表中

当交换机收到帧: 1.记录帧的源MAC地址与输入链路接口 2.利用目的MAC地址检索交换表 3.如果在交换表中检索到与目的MAC地址匹配的入口(entry) { if 目的主机位于收到帧的网段 then 丢弃帧 else 将帧转发到该入口指向的接口 } else ==泛洪(flood) ==/* 向除收到该帧的接口之外的所有接口转发 */

示例：（自学习与转发） A与A’通信： 目的MAC地址A’， 位置未知：泛洪 目的MAC地址A，位置已知：选择性转发

交换机 vs 路由器

1.两者均为存储-转发设备: 路由器: 网络层设备 (检测网络层分组首部) 交换机: 链路层设备 (检测链路层帧的首部)

2.二者均使用转发表 路由器: 利用路由算法(路由协议)计算(设置), 依据IP地址 交换机: 利用自学习、泛洪构建转发表, 依据MAC地址

网络设备对比